Apresentação AULA - 2013

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INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE 
DE PROCESSOS
Prof: Waldemir
INTRODUÇÃO 
A necessidade do aumento na produção industrial visando atender à 
demanda sempre crescente, a busca contínua pelo baixo custo e a criação
e fabricação de novos produtos, propiciou o aparecimento de um número 
cada vez maior de indústrias. Estas indústrias só puderam surgir devido ao 
controle automático de processos industriais, sem o qual a produção 
Não seria de boa qualidade e mesmo alguns produtos não poderiam ser 
fabricados. O controle automático de processos industriais é cada vez mais 
empregado por aumentar a produtividade, baixar os custos, eliminar
Erros que seriam provocados pelo elemento humano e manter 
automática e continuamente o balanço energético de um processo. 
CONCEITOS BÁSICOS
1 – INSTRUMENTAÇÃO
É a ciência que aplica e desenvolve técnicas para adequação de 
instrumentos de medição, transmissão, indicação, registro e controle 
de variáveis em processos industriais. É a arte e a ciência que projeta, 
constrói, instala, opera e mantêm estes instrumentos. 
2 - VARIÁVEL DE PROCESSO:
Qualquer fenômeno físico ou físico/químico cuja quantidade, propriedade ou 
condição física é medida a fim de que se possa efetuar sua indicação e/ou o 
controle de um processo (também chamada de variável controlada). As 
principais variáveis de processos encontradas em ambientes industriais são: 
vazão, temperatura, pressão, nível, densidade, pH, condutividade, etc.
3 - VARIÁVEL MANIPULADA
É a variável que é operada com a finalidade de manter a variável controlada 
no valor desejado.
4 – PROCESSO
Qualquer operação ou seqüência de operação envolvendo uma mudança de 
estado, composição, dimensão ou outras propriedades que possam ser 
definidas relativamente a um padrão. Pode ser contínuo ou em bateladas.
 SET POINT: 
É um valor desejado estabelecido previamente como referência no 
qual a variável controlada deve permanecer.
 DISTÚRBIO: 
É uma condição que tende a afetar adversamente o valor da Variável 
controlada.
 DESVIO: 
Representa o valor resultante da diferença entre o valor desejado e 
o valor da variável controlada. Também chamado erro.
 GANHO: 
Representa o valor resultante do quociente entre a taxa de mudança na 
saída e a taxa de mudança na entrada que a causou. Ambas, a entrada e a 
saída devem ser expressas na mesma unidade.
 TOMADA DE IMPULSO:
Uma tomada de impulso é um determinado ponto em um processo 
Industrial (torre, vaso, tubulação, etc.) em que se pode tomar uma medida 
de uma variável física qualquer, seja um valor de pressão, uma 
temperatura, uma densidade ou qualquer outra disponível.
CLASSIFICAÇÃO POR SINAL DE TRANSMISSÃO OU DE 
SUPRIMENTO
 PNEUMÁTICO: 
neste tipo é utilizado um gás comprimido, cuja pressão é alterada 
conforme o valor que se deseja representar. A variação da pressão do gás 
é linearmente manipulada numa faixa específica, padronizada 
internacionalmente, para representar a variação de uma grandeza desde 
seu limite inferior até seu limite superior. O padrão de transmissão 
ou recepção de instrumentos pneumáticos mais utilizado é de 0,2 a 1,0 
kgf/cm2 (aproximadamente 3 a 15 PSI no sistema inglês). O gás mais 
utilizado para transmissão é o AR COMPRIMIDO, sendo também utilizado 
o NITROGÊNIO e em casos específicos o GÁS NATURAL (Petrobras). 
 Vantagem: 
fato de se poder operá-los com segurança em áreas onde existem riscos 
de explosão – áreas classificadas - como centrais de gás, 
 Desvantagens:
a) Necessita de tubulação de ar comprimido (ou outro gás) para seu 
suprimento e funcionamento.
b) Necessita de equipamentos auxiliares tais como compressor, filtro, 
desumidificador, etc., para fornecer aos instrumentos ar seco e sem 
partículas sólidas.
c) Devido ao atraso que ocorre na transmissão do sinal, este não pode ser 
enviado à longa distância, sem uso de reforçadores. Normalmente a 
transmissão é limitada a aproximadamente 100 m.
d) Vazamentos ao longo da linha de transmissão ou mesmo nos 
instrumentos são difíceis de serem detectados.
e) Não permite conexão direta aos computadores.
 HIDRÁULICO: 
similar ao tipo pneumático e com desvantagens equivalentes, o tipo 
hidráulico utiliza-se da variação de pressão exercida em óleos hidráulicos 
para transmissão de sinal. É especialmente utilizado em aplicações onde 
torque elevado é necessário ou quando o processo envolve pressões 
elevadas.
 Vantagens:
a) Pode gerar grandes forças e assim acionar equipamentos de grande 
peso e dimensões.
b) Resposta rápida.
 Desvantagens:
a) Necessita de tubulações de óleo para transmissão e suprimento.
b) Necessita de inspeção periódica do nível de óleo bem como sua troca.
c) Necessita de equipamentos auxiliares, tais como reservatório, filtros, 
bombas, etc.
 ELÉTRICO: 
este tipo de transmissão é feito utilizando sinais elétricos de corrente ou 
tensão. Em face da tecnologia disponível no mercado em relação à 
fabricação de instrumentos eletrônicos microprocessados, hoje, é este 
tipo de transmissão largamente utilizado em todas as indústrias.
Assim, como na transmissão pneumática, o sinal é linearmente 
modulado em uma faixa padronizada representando o conjunto de 
valores entre o limite mínimo e máximo de uma variável de processo 
qualquer. Como padrão para transmissão a longas distâncias são 
utilizados sinais em corrente contínua variando de 4 a 20 mA e para 
distâncias até 15 metros aproximadamente, também utilizam-se sinais 
em tensão contínua de 1 a 5V.
 Vantagens:
a) Permite transmissão para longas distâncias sem perdas.
b) A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o 
Sinal de transmissão.
c) Necessita de poucos equipamentos auxiliares.
d) Permite fácil conexão aos computadores.
e) Fácil instalação.
f) Permite de forma mais fácil a realização de operações matemáticas.
 Desvantagens:
a) Necessita mão de obra especializada para sua instalação e 
manutenção.
b) Exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em 
Instalações localizadas em áreas de risco.
c) Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento de 
cabos ou fios de sinais.
d) Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos.
 DIGITAL: 
Neste tipo, “pacotes de informações” sobre a variável medida são enviados 
para uma estação receptora, através de sinais digitais modulados e 
padronizados. Para que a comunicação entre o elemento transmissor 
receptor seja realizada com êxito é utilizada uma “linguagem” padrão 
chamada protocolo de comunicação.
 Vantagens:
a) Permite transmissão para longas distâncias sem perdas.
b) A alimentação pode ser feita pelos próprios fios que conduzem o sinal 
de transmissão.
c) Necessita de poucos equipamentos auxiliares.
d) Permite fácil conexão aos computadores.
e) Fácil instalação.
f) Permite de forma mais fácil a realização de operações matemáticas.
 Desvantagens:
a) Necessita mão de obra especializada para sua instalação e 
manutenção.
b) Exige utilização de instrumentos e cuidados especiais em instalações 
localizadas em áreas de risco.
c) Exige cuidados especiais na escolha do encaminhamento de cabos ou 
fios de sinais.
d) Os cabos de sinal devem ser protegidos contra ruídos elétricos.
 RÁDIO: 
neste tipo, o sinal ou um pacote de sinais medidos são enviados à Sua 
estação receptora via ondas de rádio em uma faixa de freqüência
específica.
 Vantagens:
a) Não necessita de cabos de sinal.
b) Pode-se enviar sinais de medição e controle de máquinas em 
movimento.
 Desvantagens:
a) Alto custo inicial.
b) Necessidade mão de obra altamenteespecializada.
 MODEM: 
A transmissão dos sinais é feita através de utilização de linhas telefônicas 
pela modulação do sinal em freqüência, fase ou amplitude.
 Vantagens:
a) Baixo custo de instalação.
b) Pode-se transmitir dados a longas distâncias.
 Desvantagens:
a) Necessita de profissionais especializados.
b) Baixa velocidade na transmissão de dados.
c) Sujeito a interferências externas, inclusive violação de 
informações.
ELEMENTOS DO CONTROLE AUTOMÁTICO. 
 Os elementos do controle automático são divididos em três grupos: 
elementos primários, elementos secundários e elementos finais de 
controle. 
 Diagrama de bloco 
Utilizado para dar uma melhor visualização da interdependência dos 
diversos órgãos que compõem o sistema, evidenciando as diferentes 
entradas e saídas das malhas de ação e de realimentação, 
tornando-as compreensivas. 
Os blocos não têm apenas uma função ilustrativa, constituem um método 
eficaz para o estudo de sistemas complexos. Cada bloco tem uma tradução 
matemática das funções, podendo-se mesmo estabelecer operações entre 
eles e nas malhas globais que os integram. 
 Malha de controle
É a combinação de instrumentos interligados para medir e/ou controlar uma 
variável. 
 Elementos primários
São dispositivos com os quais se consegue detectar (medir) alterações nas 
variáveis do processo. Exemplo: sensores de pressão, indicadores de 
temperatura, etc. 
Elementos secundários 
são dispositivos que recebem e tratam o sinal do elemento primário. 
Exemplo: transmissores, controladores, etc. 
 Elemento final de controle (final control element) 
É quem atua na variável manipulada em função de um sinal de 
comando/controle recebido. Normalmente é uma válvula. 
 Processo (controlled system) 
Trata-se de um determinado sistema industrial (planta) que possui um 
comportamento dinâmico, sobre o qual atuamos a fim de obtermos o 
controle de uma determinada variável ou produto. Um processo denota uma 
operação ou uma série de operações sobre materiais sólidos ou fluidos, na 
(s) qual (is) se busca conseguir que estes materiais se mantenham em um 
estado de utilização adequado a uma qualidade preestabelecida. Exemplo: 
água de alimentação de uma caldeira, sistema de óleo lubrificante de um 
motor Diesel, etc. 
 Variável manipulada (manipulated variable )
É o agente físico que recebe a ação do controlador e altera o meio 
controlado. Por exemplo, numa caldeira é a vazão de água de 
alimentação. 
 Variável controlada (controlled variable) 
É o agente físico (variável) que se deve manter em um valor 
desejado. Exemplo: no controle de uma caldeira pode ser o nível de 
água do tubulão, a pressão de vapor, ou a combustão. 
 Variável secundária
É o agente físico (variável) mais próximo da variável controlada e que 
de forma instantânea interfere na mesma. No caso do controle de uma 
caldeira, é a vazão de vapor produzida. 
 Variável de entrada (command variable) 
É o valor emitido pelo elemento de ajuste do setpoint para o 
comparador. 
 Valor de referência (set-point)
É o valor com o qual se pretende manter a variável controlada. 
Também é chamado de valor desejado. 
 Meio controlado
É a energia ou material do processo no qual a variável é controlada. 
Exemplo: no sistema de água de alimentação de uma caldeira, é a 
água; no sistema de óleo lubrificante de um motor Diesel, é o óleo 
lubrificante. 
 Agente de controle 
É o elemento que altera o meio controlado, é a energia ou material do 
processo, da qual a variável manipulada é uma condição ou característica. 
Exemplo: em um trocador de calor a vapor o agente de controle é o vapor, 
pois a variável manipulada é o vapor e no controle de uma caldeira é a água 
de alimentação. 
 Perturbação
É um sinal indesejável, pois tende a desestabilizar o sistema e, 
conseqüentemente, alterar o valor da variável comandada. 
 Sensor
É o elemento de um instrumento de medição que detecta o valor da 
variável que deve ser controlada. A informação mensurada é enviada ao 
comparador do controlador. O sinal emitido, às vezes, precisa ser 
amplificado ou convertido. 
 Detetor (detector) 
Dispositivo ou substância que indica a presença de um fenômeno, se 
necessariamente fornecer um valor de uma substância. 
 Conversor (converter)
Tem a função de converter o sinal recebido. Pode converter sinal elétrico 
em pneumático; elétrico em hidráulico; analógico em digital; e vice-versa. 
Normalmente são instalados entre o sensor e o comparador, ou entre o 
controlador e o elemento final de controle. 
 Transdutor de medição (measuring transducer)
Dispositivo que fornece uma grandeza de saída que tem uma correlação 
determinada com a grandeza de entrada. Esse termo é empregado, por 
um grande número de técnicos, no lugar de conversor. 
 Comparador
Sua função é comparar o valor medido com o valor desejado, gerando um 
 Comparador
Sua função é comparar o valor medido com o valor desejado, gerando um 
sinal de erro, cuja amplitude é proporcional à diferença algébrica entre o 
sinal de referência (setpoint) e o sinal de realimentação (feedback). 
 Controlador (controller) 
Sua função é gerar um sinal de controle, o qual irá posicionar o elemento 
final de controle, a fim de manter a variável controlada dentro do valor 
desejado. Esse sinal varia de amplitude em função do sinal de erro 
enviado pelo comparador. É desejado que esta ação do controlador seja 
feita no menor tempo possível.
 Transmissor (transmitter) 
Dispositivo que detecta uma variável de processo por meio de um 
elemento primário e que tem um sinal de saída cujo valor é proporcional 
ao valor da variável controlada. 
 Amplificador de sinal 
Tem a função de amplificar o sinal do sensor ou do controlador, quando 
esse é muito baixo, garantido uma informação precisa. Podem ser 
pneumáticos (bico palheta), elétricos e eletrônicos. 
 Sinal de desvio ou de controle (deviation) 
É o valor resultante da equação algébrica entre o valor desejado e 
o valor da variável controlada medido. Também denominado sinal 
de erro. 
 Atuador (actuator) 
É a parte do elemento final de controle, que recebe o sinal de 
acionamento do transdutor. Pode ser pneumático ou elétrico. 
SIMBOLOGIA APLICADA
 objetivo de simplificar e globalizar o entendimento dos documentos 
utilizados para representar as configurações das malhas de 
instrumentação
 No Brasil a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) através 
de sua norma NBR 8190 apresenta e sugere o uso de símbolos gráficos 
para representação dos diversos instrumentos e suas funções ocupadas 
nas malhas de instrumentação, que está em conformidade com a S.5.1
(Instrumentation Symbols and Identification) da Instruments Society of
America (ISA).
 De acordo com a norma, cada instrumento ou função programada será 
identificado por um conjunto de letras que o classifica funcionalmente
1º GRUPO DE LETRAS 2º GRUPO DE LETRAS 
LETRA VARIÁVEL MEDIDA FUNÇÃO 
1ª Letra Modificadora
Passiva ou de 
Informação Ativa ou de Saída Modificadora 
A Análise Alarme 
B Chama 
C Condutividade elétrica Controlador 
D Densidade Diferencial 
E Tensão Sensor 
F Vazão Razão 
G Escolha do usuário Visão direta 
H Manual Alto 
I Corrente elétrica Indicador 
J Potência 
Varredura, 
Seleção. manual 
K Temporização 
Taxa variação 
com o tempo 
Estação de controle 
L Nível Lâmpada piloto Baixo 
M Umidade Instantâneo 
Médio, 
Intermediário 
N Escolha do usuário 
O Escolha do usuário Orifício de restrição 
P Pressão Conexão para teste 
Q Quantidade 
Integração,Totalização 
R Radiação Registrador 
S 
Velocidade, 
Freqüência 
Segurança Chave 
T Temperatura Transmissor 
U Multivariável Multifunção Válvula, Damper
V 
Vibração, Análise 
mecânica 
W Peso, Força Poço ponta de prova 
X Não classificada Eixo dos X Não classificada Não classificada Não classificada 
Y 
Estado, Presença, 
Seqüência de 
eventos 
Eixo dos Y 
Relé, Conversor 
Solenóide 
Z Posição, Dimensão Eixo dos Z 
Acionador, Atuador, 
Elemento final de controle. 
Simbologia para representação de sinais de 
controle. 
A tabela de símbolos gerais utilizados para representar 
instrumento ou função programada, de acordo com o tipo e 
sua localização.
 Para representar um diagrama P&I de malha de controle, empregam-se 
símbolos que são definidos na norma S 5.1 da ISA. Essa Norma 
considera que cada instrumento ou função programada será identificado 
por um conjunto de letras e um conjunto de algarismo.
 A primeira letra do conjunto de letras indica a variável medida/controlada 
e as letras subsequentes indicam a função que o instrumento 
desempenha na malha de controle. O primeiro algarismo indica a 
área/fábrica e o segundo indica a malha à qual o instrumento ou função 
programada pertence. Eventualmente, para completar a identificação, 
poderá ser acrescido um sufixo. 
 Outras observações sobre essa Norma: 
a) Uma letra tipo “escolha do usuário” é utilizada para cobrir significados 
não listados e que serão utilizados de maneira repetitiva em um projeto 
particular. O significado da letra deve ser definido na legenda. 
b) A letra “A” cobre todos os tipos de analisadores. Recomenda-se que o 
tipo de análise realizado pelo instrumento seja definido fora do círculo de 
identificação. 
c) A função passiva “G” aplica-se a instrumentos ou dispositivos que 
fornecem uma indicação visual não calibrada, como os visores de vidro e 
monitores de TV. 
 Outras observações sobre essa Norma: 
d) No caso de diagramas P&I, se necessário, as funções associadas com o 
uso da letra subsequente “Y” são definidas fora do circulo de identificação. 
e) Os termos modificadores “alto”, “baixo”, “médio” ou “intermediário” 
correspondem a valores das variáveis medidas, e não aos valores dos 
sinais correspondentes, a não ser que seja indicado de outra forma. 
f) Os termos modificadores “alto”, “baixo”, quando aplicados a posições de 
válvulas e outros dispositivos abre-fecha (on-off), são definidos como se 
segue: 
I - “alto” denota que a válvula está na posição completamente aberta ou se 
aproxima desta, e 
II - “baixo” mostra que ela está na posição totalmente fechada ou se 
aproxima desta. 
Outras observações sobre essa Norma: 
g) O termo “registrador” aplica-se a qualquer forma de armazenamento 
permanente de informações que permite recuperação por quaisquer 
meios; 
h) A primeira letra “V” (vibração ou análise mecânica) desempenha o 
mesmo papel em monitoração de máquinas que a letra “A” desempenha 
em análise de maneira geral. 
i) Exceto para a variável vibração, espera-se que as demais variáveis de 
análise mecânica sejam definidas fora do círculo de identificação. 
Símbolos gráficos da norma ISA S5.1 para representação de uma malha de controle em diagrama 
P&I. 
T RC 210 02 A 
VARIÁVEL 
(controlada 
ou medida) 
FUNÇÃO 
(registrador 
controlador) 
ÁREA DE ATIVIDADE 
(planta ou fábrica) 
N.º SEQUENCIAL DA 
MALHA 
S U F I
IDENTIFICAÇÃO FUNCIONAL IDENTIFICAÇÃO DA MALHA 
X O
onde:
T = Variável medida : TEMPERATURA;
R = Função passiva ou de informação: REGISTRADOR;
C = Função ativa ou de saída: CONTROLADOR;
210 = Área de atividade ou fábrica, onde o instrumento ou função programada atua;
02 = Número seqüencial da malha;
A = Sufixo.
TABELA – exemplo de identificação do instrumento TRC-2102A
FLUXOGRAMA DE PROCESSO E INSTRUMENTAÇÃO (P&I)
HV 15 
103B
LG 
103A
H L
FIT 
103A
FI 
103C
FI 
103B
B1 103B
B2 103A
RS1 103
TQ1 103
FE 
103B
FCV 
103A
IA
I
P
ATM
HV 02 
103B
HV 05 
103B
HV 04 
103B
HV 06 
103B
HV 07 
103B
HV 08 
103B
HV 09 
103B
HV 10 
103B
HV 12 
103B
HV 11 
103B
HV 13 
103B
HV 22 
103C
HV 24 
103C
HV 23 
103C
HV 29 
103
LG 
103A
LIT 
103A
LIC LY FICSP MV
PV
SPR MV
PV
HV 03 
103B
HV 15 
103B
LG 
103A
H L
FIT 
103A
FI 
103C
FI 
103B
B1 103B
B2 103A
RS1 103
TQ1 103
FE 
103B
FCV 
103A
IA
I
P
I
P
ATM
HV 02 
103B
HV 05 
103B
HV 04 
103B
HV 06 
103B
HV 07 
103B
HV 08 
103B
HV 09 
103B
HV 10 
103B
HV 12 
103B
HV 11 
103B
HV 13 
103B
HV 22 
103C
HV 24 
103C
HV 23 
103C
HV 29 
103
LG 
103A
LIT 
103A
LIC LY FICSP MV
PV
SPR MV
PV
HV 03 
103B
Exemplo de um fluxograma de processo e instrumentação 
NOS FLUXOGRAMAS DE PROCESSO E INSTRUMENTAÇÃO 
DEVE ESTAR CONTIDO:
 As tubulações principais com indicação do fluido contido, o sentido do 
fluxo e suas dimensões principais.
 Todos os vasos (tanques, tambores, vasos, reatores) com indicação das 
características básicas, como tipo, dimensões principais, temperatura e 
pressão de trabalho, número de bandejas, etc.
 As principais válvulas de bloqueio, regulagem, controle, segurança, 
 Todos os equipamentos importantes (bombas, compressores, ejetores, 
filtros, trocadores de calor, etc.) com indicação das características básicas 
como vazão, temperatura, pressão, carga térmica, etc.
 Todos os instrumentos principais deverão estar indicados por sua 
simbologia e nomenclatura.
ABREVIAÇÕES PARA ESPECIFICAR O TIPO DE 
ALIMENTAÇÃO: 
 AS: ar de alimentação;
 IA: ar de instrumento;
 PA: ar da planta;
 ES: alimentação elétrica;
 GS: alimentação de gás;
 HS: alimentação hidráulica;
 NS: alimentação de nitrogênio;
 SS: alimentação de vapor;
 WS: alimentação de água.
SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDIDAS
Segundo (s)Segundo (s)Segundo (s)Segundo (s)Tempo
Joule (J)Dina-centímetro
ou erg
(1 joule = 107
ergs)
Newton-metro
(N.m) ou Joule (J)
(0,7376 pé-libra)
Pé-libra (ft-lb)
(1,356 joules)
Energia
Kelvin (K)
K = 273,15 + ºC)
Celsius (ºC)Celsius (ºC)
( 5/9 (ºF – 32))
Fahrenheit (ºF)
(9/5 . ºC + 32)
Temperatura
Newton (N)DinaNewton (N)
(100.000 dinas)
Libra (lb)
(4,45 N)
Força
Quilograma (Kg)Grama (g)Quilograma (Kg)
(1.000 g)
Slug
(14,6 Kg)
Massa
Metro (m)Centímetro (cm)
(2,54 cm = 1 pol.)
Metro (m)
(39,37 pol.)
(100 cm)
Jarda (yd)
(0,914 m)
Comprimento
SICGSMKS
Métrico
InglêsUnidades
Segundo (s)Segundo (s)Segundo (s)Segundo (s)Tempo
Joule (J)Dina-centímetro
ou erg
(1 joule = 107
ergs)
Newton-metro
(N.m) ou Joule (J)
(0,7376 pé-libra)
Pé-libra (ft-lb)
(1,356 joules)
Energia
Kelvin (K)
K = 273,15 + ºC)
Celsius (ºC)Celsius (ºC)
( 5/9 (ºF – 32))
Fahrenheit (ºF)
(9/5 . ºC + 32)
Temperatura
Newton (N)DinaNewton (N)
(100.000 dinas)
Libra (lb)
(4,45 N)
Força
Quilograma (Kg)Grama (g)Quilograma (Kg)
(1.000 g)
Slug
(14,6 Kg)
Massa
Metro (m)Centímetro (cm)
(2,54 cm = 1 pol.)
Metro (m)
(39,37 pol.)
(100 cm)
Jarda (yd)
(0,914 m)
Comprimento
SICGSMKS
Métrico
InglêsUnidades
Fig.11: tabela comparativa entre sistemas de unidades 
DEFINIÇÃO DAS UNIDADES DE MEDIDA NO SISTEMA 
INTERNACIONAL (SI)
 O Sistema Internacional de Unidades, abreviação SI, é o sistema 
desenvolvido pela Conferência Geral de Pesos e Medidas e é adotado 
em quase todas as nações industrializadas do mundo. As 
correspondências de cada unidade fundamentalno SI são:
 METRO: é o comprimento igual a 1.650.763,73 comprimentos de onda no 
vácuo, de radiação correspondente à transição entre os níveis 2p10 e 5d5
do átomo de Criptônio - 86.
 SEGUNDO: é a duração de 9.192.631.770 períodos de radiação, 
correspondente à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado 
fundamental do átomo de Césio - 133.
 QUILOGRAMA: é a massa do protótipo internacional do quilograma. Este 
protótipo é conservado no Bureau Internacional de Pesos e Medidas em 
Sèvre na França.
 NEWTON: é a força que dá a um corpo de um quilograma de 
massa, a aceleração de um metro por segundo ao quadrado.
 WATT: é a potência que dá origem à produção de energia na taxa 
de um joule por segundo.
 JOULE: é o trabalho realizado quando o ponto de aplicação de 
uma força igual a um Newton desloca-se de um metro na direção 
da força.
DEFINIÇÃO DAS UNIDADES DE MEDIDA NO SISTEMA 
INTERNACIONAL (SI)
ELEMENTOS PRIMÁRIOS DE MEDIÇÃO 
 Instrumentos (medidores) utilizados para fazer a detecção, a medição, 
a transmissão e a monitoração das variáveis físicas envolvidas no 
sistema ou na malha de controle dos processos, em especial os 
instrumentos aplicados ao controle automático. 
 O instrumento medidor ou sistema de medição pode ser mecânico, 
pneumático, hidráulico, elétrico, eletrônico, ou uma combinação de 
quaisquer duas ou mais formas básicas, como os eletromecânicos. 
Diagrama de bloco do sistema de medição 
 ELEMENTO PRIMÁRIO - Responsável por criar as condições da 
medição da variável pelo sensor. É representado por uma placa de 
orifício. 
 DETECTOR - Detecta a variável monitorada e converte a magnitude do 
parâmetro para um sinal mecânico ou elétrico. 
 CONVERSOR (Transdutor) - Converte o sinal de saída do detector para 
um sinal que pode ser usado pelos elementos de controle do processo. 
Se o sinal do detector poder ser usado diretamente, não é necessário o 
transdutor. 
 AMPLIFICADOR - Aumenta a magnitude do sinal da variável detectada.

 INDICADOR - Mostra o valor (sinal) medido da variável do processo. 
PRESSÃO 
 Quando uma força é aplicada de forma distribuída sobre uma superfície, 
dizemos que existe uma pressão exercida nessa superfície. A pressão p 
exercida sobre uma superfície é igual ao quociente da força F aplicada 
perpendicularmente à área A da superfície. Para uma mesma força, 
quanto menor for a área de sua aplicação, maior será a pressão 
exercida.
DEFINIÇÕES BÁSICAS
 HIDROSTÁTICA: ciência que estuda as propriedades dos fluidos em 
repouso.
 HIDRODINÂMICA: ciência que estuda as propriedades dos fluidos em 
movimento.
 FLUIDO: um fluido é uma substância que pode fluir, isto é, escoar 
facilmente. O termo “fluido” inclui os líquidos, os gases e os vapores. 
 SÓLIDO: toda matéria cuja forma não muda facilmente quando 
submetida a uma força.
 LÍQUIDOS: toda matéria cuja forma pode ser mudada facilmente quando 
submetida a uma força, porém sem mudar o volume. Os líquidos 
oferecem uma resistência muito grande à compressão.
 VAPORES E GASES: toda matéria cuja forma e volume podem ser 
mudados facilmente quando submetida a uma força. Os gases são 
facilmente compressíveis.
 MASSA ESPECÍFICA: também chamada de densidade absoluta é a 
relação entre a massa e o volume de uma determinada substância. É 
representada pela letra grega ρ (rô) e no SI pela unidade kg/m3.
 DENSIDADE RELATIVA: é relação entre a massa específica de uma 
substância A e a massa específica de uma substância de referência, 
tomadas à mesma condição de temperatura e pressão. A densidade 
relativa é adimensional, ou seja, não apresenta unidade de medida e 
pode ser indicada por “dr”.
 DENSIDADE RELATIVA: é relação entre a massa específica de uma 
substância A e a massa específica de uma substância de referência, 
tomadas à mesma condição de temperatura e pressão. A densidade 
relativa é adimensional, ou seja, não apresenta unidade de medida e 
pode ser indicada por “dr”.
 PESO ESPECÍFICO: é a relação entre o peso e o volume de uma 
determinada substância. É representado pela letra grega γ (gama) e no 
SI pela unidade kgf/m3.
UNIDADES DE PRESSÃO
 Força - expressa em Newton (símbolo N) e é definida como a força 
que comunica à massa de um quilograma a aceleração de um metro 
por segundo ao quadrado na direção da força (N = Kg . m/s2).
 Área - expressa em metro quadrado (símbolo m2) e é definida como a 
área de um quadrado cujo lado tem um metro de comprimento.
 Pressão - expressa em Pascal (símbolo Pa) e é definida como a 
pressão exercida por uma força de um Newton, uniformemente 
distribuída sobre uma superfície plana de um metro quadrado de área, 
perpendicular à direção da força (Pa = N/m2).
 A unidade de pressão usualmente utilizada no sistema métrico 
industrial é o kgf/cm2, e no sistema inglês industrial se utiliza o PSI 
(lbf/pol2).
FATORES DE CONVERSÃO DE UNIDADES DE PRESSÃO
1101,9987,500620,0098690,010,145040,010197KPa
0,009810,073530,000090,000980,001420,00010mmH2O
0,13313,60410,001320,001330,019340,00136mmHg
101,32510.335760,0611,013314,691,0332atm
10010.197750,060,98692114,5041,0197bar
6,8948703,2951,710,0682,03610,0703PSI
98,066510.003735,580,96780,980714,2331Kgf/cm2
KPammH2OmmHgatmbarPSIKgf/cm
2
1101,9987,500620,0098690,010,145040,010197KPa
0,009810,073530,000090,000980,001420,00010mmH2O
0,13313,60410,001320,001330,019340,00136mmHg
101,32510.335760,0611,013314,691,0332atm
10010.197750,060,98692114,5041,0197bar
6,8948703,2951,710,0682,03610,0703PSI
98,066510.003735,580,96780,980714,2331Kgf/cm2
KPammH2OmmHgatmbarPSIKgf/cm
2
Tabela fatores de conversão unidades de pressão
MEDIDAS DE PRESSÃO
 Pressão atmosférica é a pressão exercida por uma coluna de ar de 
altura igual à espessura da camada sobre a superfície de 1 cm² ao nível 
do mar. Eqüivale a 1, 033 kp/cm², aproximadamente 760 mmHg. 
 Pressões Absoluta Subtende-se por pressão absoluta a pressão total 
ou efetiva de um fluido, ou seja, é a soma das pressões relativas e 
atmosféricas. 
PRESSÃO ABSOLUTA = PRESSÃO RELATIVA + PRESSÃO ATMOSFÉRICA
PRESSÃO MANOMÉTRICA OU RELATIVA 
 Pressão Manométrica ou Relativa É a pressão medida em relação à 
pressão atmosférica, tomada como unidade de referência, ou seja, é a 
pressão indicada por um manômetro. 
 MANÔMETRO é o nome genérico dos instrumentos ou dispositivos 
medidores de pressão. Estes podem ser mecânicos, eletromecânicos, 
elétricos ou eletrônicos. 
TIPOS DE PRESSÃO
 PRESSÃO ESTÁTICA é a pressão exercida em um ponto, em fluidos 
estáticos, que é transmitida integralmente em todas as direções e 
produz a mesma força se aplicada em áreas iguais.
Pontos de medição de pressão estática 
hh
 OBS: Caso não haja circulação do fluido, a pressão será a mesma em 
todos os pontos do duto. Caso haja circulação, a pressão estática 
deverá ser medida, através de um orifício de pressão, com eixo 
perpendicular à corrente do fluido, de forma que a medição não seja 
influenciada pela componente dinâmica da circulação.
 PRESSÃO DINÂMICA: é a pressão devida à velocidade de um fluido 
em movimento em um duto.
Pd = ρ. V2 /2 (N/m2)
 Pd = pressão dinâmica
 ρ = massa específica do fluido (kg/m3)
 V = velocidade do fluido (m/s)
 γ = peso específico do fluido (kgf/m3)
 g = aceleração da gravidade (9,8 m/s2)
 PRESSÃO TOTAL:É a soma das pressões estática e dinâmica
Esquemático para medição de pressão estática, dinâmica e total 
Pressão Estática Pressão Dinâmica Pressão TotalPressão Estática Pressão Dinâmica Pressão Total
 PRESSÃO DIFERENCIAL: É a diferença de pressão medida em 
dois pontos de um duto ou equipamento, também chamadode 
ΔP (delta P).
ΔP
Fig.18: delta P criado em um obstáculo percorrido por um fluido.
CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS MEDIDORES DE 
PRESSÃO:
 a) por equilíbrio de uma pressão desconhecida contra uma força 
conhecida:
Colunas de líquido (Manômetros de tubo em “U”) 
Tubo reto
Tubo reto inclinado
 b) por meio da deformação de um material elástico:
Tubo de Bourdon (em forma de C, espiral ou helicoidal)
Membrana
Fole 
 c) por meio de variação de uma propriedade física:
Célula Strain Gauge
Célula Piezoelétrica
 d) d/p cell (célula de pressão diferencial):
Células Capacitivas
 Funcionamento 
Um dos ramos do tubo é ligado ao lugar do qual se deseja saber o 
valor da pressão. Essa pressão age sobre o líquido, fazendo-o 
descer em um dos ramos do tubo e, conseqüentemente, subir no 
outro ramo. A altura do líquido deslocado fornece, por meio da 
escala graduada, uma indicação direta da pressão diferencial. 
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro tipo coluna reta vertical: Nesse manômetro as áreas dos 
ramos da coluna são diferentes, sendo a pressão maior aplicada 
normalmente no lado da maior área. Essa pressão, aplicada no ramo 
de área maior provoca um pequeno deslocamento do líquido na 
mesma, fazendo com que o deslocamento no outro ramo seja bem 
maior, face o volume deslocado ser o mesmo e sua área bem menor. 
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro tipo tubo inclinado: é utilizado para medir baixas 
pressões na ordem de 50 mmH2O. Sua construção é feita inclinando 
um tubo reto de pequeno diâmetro, de modo a medir com boa 
precisão pressões em função do deslocamento do líquido dentro do 
tubo. A vantagem adicional é a de expandir a escala de leitura o que 
é muitas vezes conveniente para medições de pequenas pressões 
com boa precisão.
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro Tipo Bourdon: consiste em um tubo com seção oval, que 
poderá estar disposto em forma de “C”, espiral ou helicoidal tem uma 
de sua extremidade fechada, estando a outra aberta à pressão a ser 
medida.
Com a pressão agindo em seu interior, o tubo tende a tomar uma seção 
circular resultando um movimento em sua extremidade fechada. Esse 
movimento através de engrenagens é transmitido a um ponteiro que irá 
indicar uma medida de pressão em uma escala graduada.
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro tipo diafragma: Ao aplicar-se uma pressão diafragma 
haverá um deslocamento do mesmo até um ponto onde a força da 
mola se equilibrará com a força elástica do diafragma. Este 
deslocamento resultante é transmitido a um sistema com indicação 
(ponteiro) que mostra a medição efetuada.
TIPOS DE MANÔMETRO
Manômetro tipo Fole: Sendo adicionado uma pressão na parte 
interna do fole, a extremidade livre desloca-se. Este deslocamento é 
transferido ao LINK e setor, através da alavanca fazendo com que o 
ponteiro se desloque. Com a introdução de pressão na unidade de 
recepção, a cápsula de diafragma desloca-se e empurra o LINK. O 
deslocamento é transmitido ao pinhão e ponteiro através do setor.
 Selagem:
É um artifício para isolar o instrumento 
do fluido de medição, permitindo apenas 
que a pressão deste possa ser medida.
Potes de selagem.
São reservatórios colocados entre o 
processo e o elemento medidor, 
isolando-o através da diferença de 
densidade existente entre os líquidos 
do processo e do selo. A pressão 
exercida pelo líquido do processo será 
transmitida ao líquido de enchimento 
do selo (que é necessariamente mais 
denso) e este a levará até a célula de 
medição.
 Selo de diafragma
Como o próprio nome diz, o selo 
diafragma possui uma cápsula 
de diafragma separando a 
conexão ao processo da conexão 
ao medidor.
 
Fig.46: ilustrações de selos remotos acoplados a transmissores de pressão eletrônicos
ACESSÓRIOS ÚTEIS PARA USO EM MEDIÇÃO DE PRESSÃO
 Supressor de ruídos: 
Ruídos eletromagnéticos inconvenientes podem ser agravantes 
para 
deteriorar o sinal de processo, e neste caso, um supressor comum 
de 
ruídos pode e deve ser utilizado. 
 
 Válvulas Manifold: 
são elementos instalados nas tomadas de impulso de medidores de 
pressão diferencial a fim de promover segurança ao instrumento, ao 
operador e ao processo, em uma situação de manutenção ou reposição.
É constituído por um bloco contendo três ou cinco válvulas, com 
finalidades específicas e correspondentes ao seu posicionamento dentro 
das tomadas de impulso. 
 A CHAVE DE PRESSÃO – PRESSOSTATO:
são dispositivos que têm como finalidade básica atuar em um processo 
informando uma condição anormal de pressão. Um pressostato é 
normalmente construído de duas partes: a primeira é a parte sensora e a 
segunda é chamada de acionadora. A parte sensora é aquela que recebe 
o impulso de pressão direto do processo onde está instalado. Tal impulso 
é percebido por um elemento sensor (normalmente uma membrana de 
neoprene ou lâmina delgada de aço inoxidável ou ainda latão). Ao 
deformar-se irá atuar em sua segunda parte, que é um dispositivo elétrico 
(microchaves – microswitch - ou pequenas ampolas de mercúrio).
 PSL – Pressostato de Pressão Baixa:
 Como para o PSL a condição normal é a pressão alta, quando este 
estiver alinhado ao processo em regime normal de operação, seu 
dispositivo de acionamento será imediatamente atuado. Portanto 
para que tenhamos a condição de continuidade elétrica, o PSL deve 
ser ligado eletricamente aos pontos COMUM e NORMALMENTE 
ABERTO (C + NA).
 PSH – Pressostato de Pressão Alta:
 Pelo já exposto fica fácil entender que o PSH deve ser ligado aos 
pontos COMUM e NORMALMENTE FECHADO (C + NF). Certamente, 
se é alarme de pressão alta, então a condição de normalidade para 
este dispositivo é a pressão baixa.
MEDIDORES DE NÍVEL 
É definida como a determinação da posição de uma interface entre 
dois produtos, quando estes possuem densidades diferentes.
É a altura de um líquido ou de um sólido, contidos em um 
recipiente. 
 O objetivo da medição do nível é permitir o cálculo do volume ou do 
peso 
A determinação do nível e o seu controle na industria é importante para: 
 a) manter o controle da capacidade dos tanques que tenham um 
fluxo constante durante um processo; 
 b) determinar constantemente o conteúdo de tanques de 
armazenamento visando controle operacional ou de custo. 
 Unidades de Nível
a) altura, em centímetro (cm) ou metro (m); 
b) volume, em litro (l) ou metro cúbico (m³); e 
c) peso, em quilograma (kg) ou tonelada (T). 
Tanque cilíndrico vertical. Tanque cilíndrico horizontal. 
Não devemos esquecer que: 
 A forma do recipiente freqüentemente determina o tipo de 
instrumento necessário para se fazer a indicação do nível. 
 Um recipiente alto e estreito dá uma indicação mais precisa com 
relação ao volume que um recipiente baixo e largo. 
 Já uma pequena variação no nível de um recipiente baixo e largo 
representa maior variação de volume em um sistema controlado (ver 
capacitância). 
 Em um tanque cilíndrico vertical a variação do nível é proporcional à 
variação do volume, pois o volume é uniforme.
 E que num tanque cilíndrico horizontal o volume não é uniforme, 
CLASSIFICAÇÃO DOS ELEMENTOS MEDIDORES DE NÍVEL:
 A medição DIRETA é aquela que se faz tendo como referência a 
posição do plano superior da substância medida. Ex: visual 
direta, como um flutuador, ou pela reflexão de ondas ultra-
sônicas ou eletromagnéticas .
XXMedição por chaves de nível
XMedição por réguas
XMedição por trenas de imersão
XMedição por flutuadores
XMedição por bóias
XXMedição por visores de nível
SólidosLíquidosTecnologia Aplicada
XXMedição por chavesde nível
XMedição por réguas
XMedição por trenas de imersão
XMedição por flutuadores
XMedição por bóias
XXMedição por visores de nível
SólidosLíquidosTecnologia Aplicada
 A medição INDIRETA é aquela em que a determinação do nível se 
faz em função de uma segunda variável. Ex: medida de pressão 
da coluna hidrostática , da variação de peso do 
equipamento.
XXMedição por chaves de nível
XXMedição por pesagem
XXMedição por ultra-som
XMedição por borbulhamento
XMedição por tubo em U
XMedição por pressão hidrostática
XMedição por empuxo 
(deslocador/flutuador)
XXMedição por capacitância
SólidosLíquidosTecnologia Aplicada
XXMedição por chaves de nível
XXMedição por pesagem
XXMedição por ultra-som
XMedição por borbulhamento
XMedição por tubo em U
XMedição por pressão hidrostática
XMedição por empuxo 
(deslocador/flutuador)
XXMedição por capacitância
SólidosLíquidosTecnologia Aplicada
 SONDA 
 Vara, haste ou fita métrica metálica (trena) graduadas em centímetro ou 
outra unidade apropriada, que pode ser inserida no tanque ou 
reservatório; a verdadeira profundidade (altura) do material é dada pela 
porção molhada na sonda. 
 RÉGUA OU GABARITO:
 Consiste em uma régua graduada que tem o comprimento conveniente, 
para ser introduzida dentro do reservatório onde vai ser medido o nível. 
A determinação do nível se efetuará através da leitura direta do 
comprimento marcado na régua, pelo líquido. 
 VISORES DE NÍVEL:
 É um método empregado em recipientes abertos ou fechados para os 
quais é apropriada a indicação local (visual) do nível do material. 
 VISOR DE VIDRO TRANSPARENTE TUBULAR:
 Normalmente é um tubo de vidro simples ou raramente de plástico 
especial, com as duas extremidades ligadas por meio de válvulas de 
bloqueio ao recipiente que contém o líquido. 
Fig.54 imagem de um visor de vidro transparente tubular
VISOR DE VIDRO TRANSPARENTE PLANO:
ESTE CONJUNTO DE ESPELHOS E VIDROS É ENTÃO MONTADO EM 
FORMA DE SANDUÍCHE EM UM CORPO RÍGIDO COM UMA SEÇÃO 
CENTRAL CIRCULAR OU QUADRANGULAR POR ONDE O LÍQUIDO IRÁ 
PENETRAR.
Fig.55 ilustrações de visores de vidro transparente plano
 VISOR DE VIDRO REFLECTIVO OU REFLEX
 construído de forma similar ao tipo transparente (material e forma 
geométrica), porém com algumas particularidades. Somente um vidro 
é utilizado, sendo montado sobre um corpo de aço carbono, bronze ou 
alumínio tendo à sua frente o corpo do espelho e sendo totalmente 
fechado na parte traseira.O conjunto é fixado com grampos em forma de 
“U” e parafusos na parte frontal.
 BÓIAS OU FLUTUADORES:
 uma bóia flutuando sobre a superfície do líquido acompanha o nível 
em que ele se encontra e transmite os movimentos para a parte 
externa do tanque caso a altura do produto se altere.
 
 MEDIÇÃO DE NÍVEL POR PRESSÃO HIDROSTÁTICA:
 Esta é sem dúvida uma das formas mais usuais de se medir o 
nível de um determinado reservatório: fazendo-se a medição 
indireta através da pressão exercida pela coluna líquida no fundo 
do tanque. 
 Este princípio de medição baseia-se na equação de STEVIN para 
medição de pressão
P = P0 + ρ . g. h
Onde:
P = Pressão exercida pelo líquido de densidade ρ à altura h.
P0 = Pressão na superfície do líquido cujo nível se quer
medir.
ρ = densidade absoluta do líquido.
g = aceleração da gravidade.
h = altura.
 MEDIÇÃO EM TANQUES ABERTOS:
 A faixa de medição do instrumento será dada em função do valor 
máximo da altura da coluna líquida e da densidade do líquido 
contido no reservatório.
H L
LIT
0%
100%
H L
LIT
H L
LIT
0%
100%
H L
LIT
0%
100%
H L
LIT
H L
LIT
0%
100%
 MEDIÇÃO EM TANQUES FECHADOS:
 Para uma correta medição de nível a partir deste princípio em 
tanques fechados, devemos conectar a câmara de alta do 
transmissor ao fundo do tanque e a câmara de baixa à 
extremidade superior do tanque.
 Desta forma haverá a compensação da pressão de topo do 
tanque, uma vez que a mesma pressão estará aplicada em 
ambas as câmaras do transmissor.
H L
LIT
0%
100%
Pote de 
selagem
H L
LIT
H L
LIT
0%
100%
H L
LIT
0%
100%
Pote de 
selagem
H L
LIT
H L
LIT
0%
100%
 MEDIÇÃO DE NÍVEL POR EMPUXO:
 Todo corpo imerso ou parcialmente imerso em um fluido, recebe a 
ação de uma força vertical e ascendente que numericamente 
corresponde ao peso do volume do líquido deslocado pelo corpo.”
E = ρ . g . Vim, 
E = força de empuxo
ρ = massa específica do fluido
g = aceleração da gravidade no local
Vim = volume imerso do corpo
 O DESLOCADOR (Displacer):
 Quanto maior for o nível, maior será o volume imerso do flutuador e 
pelo princípio de Arquimedes, maior será o empuxo por ele sofrido. 
 O empuxo gera um pequeno movimento no flutuador que, por sua 
vez, é ligado a uma haste que sofre uma pequena rotação. Esta 
haste é ligada a um tubo que se torciona em função daquela 
rotação. 
Conexão TB Conexão LL Conexão TL Conexão LBConexão TB Conexão LL Conexão TL Conexão LB
 MEDIÇÃO DE NÍVEL POR BORBULHADOR:
 determinação do nível de líquidos viscosos e/ou corrosivos, bem 
como o de quaisquer líquidos, sem que o transmissor entre em 
contato com o fluido de medição. 
 Neste sistema o nível é determinado em função da pressão 
necessária para provocar borbulhamento do líquido. Utilizado em 
tanques abertos para líquidos que apresentem densidade 
constante.
H L
PIT
Válvula 
reguladora de 
vazão
AS
Reservatório
H L
PIT
H L
PIT
Válvula 
reguladora de 
vazão
AS
Reservatório
MEDIDORES DE NÍVEL ELÉTRICOS 
 Estes medidores de nível são de dois tipos: 
 a) condutivos, e 
 b) capacitivo. 
 Medidores de nível por condutividade elétrica 
 Permanecendo o líquido em contato com o eletrodo, passa uma 
corrente elétrica pelo circuito. Baixando o nível, o circuito se desliga 
no instante em que o liquido não alcança mais o eletrodo. Como o 
relé controlador faz distinção entre estas duas condições, ele liga ou 
desliga a operação de uma válvula de controle, atuando como um 
controlador on-off, acende um sinal luminoso ou soa um alarme 
 Medidores de Nível Capacitivos 
 A variação de capacitância causa uma variação correspondente na 
freqüência de um oscilador, que produz um sinal por meio do circuito 
eletrônico, o qual indica a condição de nível; máximo ou mínimo, ou ativa 
e desativa o dispositivo apropriado de controle. 
 Medidor de Nível Radioativo 
 o material radioativo é montado num lado do tanque de 
armazenamento e o detector é montado no lado oposto. O sistema é 
instalado para o nível requerido pelo processo. Quando o material no 
tanque de armazenamento sobe ao nível dos raios radioativos, ou 
acima, intercepta os raios ao detector. O relé no detector fecha o 
contato interrompendo o fornecimento de material para o tanque. 
 MEDIÇÃO DE NÍVEL POR EFEITO ULTRASÔNICO OU ECOSSÔNICO:
 A montagem das unidades emissora e receptora é feita no topo do 
tanque de medição. A unidade emissora envia um trem de pulsos de 
ondas sônicas, que serão refletidas na superfície do líquido. Parte 
desta onda refletida será captada pela unidade receptora. 
 O intervalo de tempo entre o envio do trem de pulsos e sua recepção 
é diretamente proporcional à distância percorrida pela onda, e, 
portanto relaciona-se diretamente com o nível do tanque.
h = H – (v . t / 2)
 H = altura do tanque.
 h = nível do tanque.
 v = velocidade do som.
 t = tempo medido
 H – h = parte vazia do tanque.
H
h
H
h
 MEDIÇÃO DE NÍVELPOR PESAGEM:
 consiste basicamente na instalação de células de cargas nas 
bases de sustentação do silo cujo nível se deseja medir.
 Célula de carga é um sensor constituído por fitas 
extensiométricas (STRAIN-GAUGES) fixadas adequadamente em 
um bloco de aço especial com dimensões calculadas para 
apresentar uma deformação elástica e linear quando submetido 
a uma força.
 Esta deformação é detectada pelas fitas extensiométricas
através da variação de sua resistência elétrica. 
 
CHAVES DE NÍVEL:
 Têm por objetivo acusar uma condição extrema no armazenamento 
do produto. Esta condição extrema visa sempre evitar que haja ou 
material em excesso no reservatório o que ocasionaria transbordo, 
ou falta de material o que faria, por exemplo, uma bomba cavitar
(trabalhar em vazio).
 Chaves de nível vibratória;
 Chaves de nível tipo bóia;
 Chaves de nível tipo pás rotativas;
 Chaves de nível tipo eletrodos;
 Chaves de nível do tipo ultrasônico;
 Chaves de nível do tipo capacitivo, etc.
 Chave de Nível Vibratória:
 Seu funcionamento baseia-se na vibração da haste metálica por 
um cristal piezoelétrico colocado em seu interior, sendo a saída 
ON/OFF acionada quando o produto toca a haste. 
 Chave de Nível Tipo Bóia:
 Esta chave de nível foi desenvolvida para aplicações que 
necessitam detectar e controlar o nível de tanques ou 
reservatórios onde são armazenados materiais líquidos como 
água, produtos químicos (agressivos ou não), óleos, entre outros.
 Chave de Nível tipo Pás Rotativas:
 É um instrumento eletromecânico utilizado na detecção e controle 
de nível de silos contendo materiais sólidos como granulados, 
minérios, brita, entre outros.
 Chave de Nível Tipo Eletrodos:
 Instrumento desenvolvido para a detecção e controle de nível de 
tanques ou reservatórios onde são armazenados materiais 
líquidos como água ou outros produtos condutivos.
 Hastes metálicas encontram-se em contato com o processo e o 
funcionamento é baseado na condutividade elétrica:
 Chave de Nível Tipo Ultrasônico:
 Seu funcionamento é baseado na emissão de pulsos de ultra-som 
entre dois pontos do chanfro da haste. Estes pulsos são 
transmitidos somente quanto o líquido preenche o chanfro. Neste 
momento um circuito eletrônico detecta a presença do líquido e 
aciona a saída (contato elétrico).
 Chave de Nível Tipo Capacitivo:
 funcionamento é baseado na variação de capacitância que 
ocorre quando a haste detecta produtos com constantes 
dielétricas diferentes da do ar. Um circuito eletrônico é 
responsável por efetuar esse monitoramento. No momento em 
que o produto entra em contato com a haste, o contato elétrico 
da saída é acionado.
Este dispositivo possui como principal
vantagem o fato de ser uma chave de
nível extremamente versátil uma vez que
pode ser aplicada na detecção e controle
de nível de tanques, silos ou reservatórios
contendo praticamente qualquer tipo de
produto como líquidos ou sólidos.
VAZÃO
 É a quantidade de fluido, líquido, gás ou vapor, que passa pela seção 
transversal reta de um duto, em uma unidade de tempo. 
 Vazão volumétrica pode ser medida em m3/h, ou outra medida que 
represente volume (mm3, cm3, litros, galões, pés-cúbicos), por uma 
unidade de tempo.
 Vazão mássica ou gravimétrica pode ser medida em Kg/h, ou outra 
medida que represente massa (g, lb, toneladas), por uma unidade de 
tempo.
Onde: 
F = força 
P = pressão 
A = área 
F = P x A 
A força, devido à pressão sobre a superfície do líquido, é igual à 
pressão multiplicada pela área superficial. 
RELAÇÕES MATEMÁTICAS:
 Vazão em volume:
 A vazão em volume (Q) é dada pela relação entre o volume escoado V
e o tempo t que esse volume levou para escoar:
Q =
t
V
Q =
t
V
A vazão que flui por um duto de área de seção transversal S faz com 
que uma partícula do fluido percorra uma distância h entre os pontos 
a e b do duto num dado tempo t
a b
h
S
vQ
a b
h
S
vQ
v =
t
h
v =
t
h
 No mesmo tempo t que a partícula de fluido levou para se 
deslocar do ponto a para o ponto b, o volume V do fluido que 
passou pelo ponto a preenche toda a parte do duto 
compreendida entre os pontos a e b e é dado por:

V = S . h
Q =
t
V
Q =
t
V
Q =
h/v
S . h
Q =
h/v
S . h
Q = S . v
 Vazão em massa:
 A vazão em massa (W) é dada pela relação entre a massa 
escoada m e o tempo t que essa massa levou para escoar:
W =
t
m
W =
t
m
massa específica (ρ) é a relação entre a massa e o volume
ρ =
V
m
ρ =
V
m
m = ρ . V
ρ . V
t
W =
ρ . V
t
W =
= Q
t
V
= Q
t
V
W = ρ . Q
então
,
logo,
como temos que,
MÉTODOS DE MEDIÇÃO DE VAZÃO:
 Medição por pressão diferencial (geradores de ΔP):
 Placa de Orifício;
 Orifício Integral; 
 Tubo de Venturi;
 Bocal de Vazão;
 Tubo de Pitot;
 Tubo Annubar. 
 Medição por área variável:
 Rotâmetros.
 Medição por impacto do fluido:
 Turbina.
 Medição por tensão induzida:
 Eletromagnético.
 Medidores mássicos:
 Efeito Coriólis;
 Efeito Térmico.
 Medição por deslocamento positivo:
 Disco de nutação;
 Pistão oscilante;
 Medidor rotativo.
 Medição por ultra-som:
 Efeito Doppler;
 Por tempo de trânsito.
 Medição em canais abertos:
 Vertedores e Calha Parshall
 Medição através de vórtices:
 Vórtex.
PROPRIEDADES DOS FLUIDOS:
 Associadas à medição de vazão, outras variáveis – chamadas 
“variáveis de influência” – provocam desvios de leitura na maioria 
dos medidores. 
 A pressão e a temperatura são as principais responsáveis pelas 
alterações nas características dos fluidos. Uma vez conhecidas e 
quantificadas as alterações (provocadas pela pressão e pela 
temperatura nas propriedades dos fluidos) que interagem com o 
medidor de vazão, os efeitos podem ser corrigidos e os erros 
eliminados.
 Os estados possíveis de um fluido são o líquido e o gasoso
 Os fluidos podem estar em uma das três fases (gás, vapor ou líquido) 
dependendo das condições de pressão e temperatura. 
 LÍQUIDOS:
A densidade e a viscosidade são importantes propriedades dos 
líquidos, considerando que ambas interagem com os medidores de 
vazão.
 GASES:
As principais características dos gases, diretamente relacionadas 
com a 
medição de vazão, são: a densidade, a viscosidade e o coeficiente 
isentrópico k (=Cp/Cv). 
VISCOSIDADE DOS LÍQUIDOS:
 Viscosidade Absoluta ():
 É resistência que o fluido oferece ao escoamento.
Ao aplicarmos uma força F sobre a 
placa móvel de área A, esta 
deslizará uniformemente sobre a 
placa fixa a uma velocidade 
uniforme v.
 =
F . e
A . v
 =
F . e
A . v
onde:
 = viscosidade absoluta do fluido (Pa
.s)
F = força aplicada à placa móvel (N)
e = espessura da camada fluida (m)
A = área da placa móvel (m2)
v = velocidade da placa móvel (m/s)
PRINCÍPIOS FÍSICOS 
 A velocidade de um líquido escoando de uma abertura no fundo 
de um tanque pode ser expressa pelo teorema de TORRICELLI, 
 “a velocidade é igual a raiz quadrada do produtos de duas vezes 
a constante gravitacional, vezes a altura do líquido, vezes a sua 
densidade.” 
Onde: 
v = velocidade 
g = constante gravitacional. 
h = altura do líquido. 
δ = densidade do líquido 
 De acordo com a Lei da Continuidade, a vazão de um fluido em 
movimento, dentro de uma tubulação, é igual em todos os seus 
pontos. Quando se diminui a seção transversal em um dos 
pontos da tubulação, a velocidade de escoamento naquele ponto 
aumenta.
 O princípiode BERNOULLI estabelece que “a pressão em um 
fluido escoando é menor quando a velocidade de escoamento for 
maior e será maior quando a velocidade for menor.” 
NÚMERO DE REYNOLDS 
 a) escoamento laminar - oferece pouca resistência e ocorre em 
baixa velocidade (escoamento viscoso). 
 b) escoamento turbulento - quando o movimento do fluído for 
irregular e desordenado e ocorre em alta velocidade. 
 O valor numérico destas quatro grandezas é conhecida como 
número de Reynolds (R). Este é um numero não dimensional e 
dado pela expressão: 
O escoamento lâminas ocorre com o número de Reynolds inferior a 
2000, e o escoamento turbulento apresenta um número de Reynolds 
acima de 4000. 
A natureza do fluxo de um fluído 
depende 
a) do diâmetro do tubo (D); 
b) da densidade (δ); 
c) da viscosidade (μ ); e 
d) da velocidade de escoamento (v). 
 Coeficiente de Descarga 
 O coeficiente de descarga é a relação entre a descarga real 
através do medidor e a descarga ideal. 
 Coeficiente de Velocidade 
 O coeficiente de velocidade é a razão entre velocidade média 
real na seção reta de um fluxo e a velocidade média ideal que 
ocorreria se não houvesse atrito. Assim temos: 
 Coeficiente de Contração 
 Coeficiente de contração é a relação entre a área da seção 
contraída de um fluxo e a área da abertura através da qual o 
fluido se escoa. 
MEDIDORES DE VAZÃO DO TIPO PRESSÃO 
DIFERENCIAL 
 Caracterizam-se por possuir uma restrição na linha de fluxo. Junto à 
restrição haverá um aumento da velocidade do fluido e em 
conseqüência uma queda de pressão, produzindo assim a pressão 
diferencial, que varia com a quantidade que escoa pelo tubo. 
PLACA DE ORIFÍCIO:
 Dos muitos dispositivos inseridos numa tubulação para se criar 
uma pressão diferencial, o mais simples e mais comum 
empregado é o da placa de orifício.
 Consiste em uma placa precisamente perfurada, a qual é 
instalada perpendicularmente ao eixo da tubulação.
ORIFÍCIO INTEGRAL:
 O fluido a ser medido flui através da câmara de alta pressão do 
transmissor passando pelo orifício integral e atravessando a câmara 
de baixa pressão. Com isto, a pressão à montante é aplicada no lado 
de alta e a pressão à jusante do orifício é aplicada ao lado de baixa 
pressão do transmissor. Este P é medido pelo instrumento e 
convertido em sinal telemétrico.
orifício integral
cápsula do diafragma
câmara do diafragma
câmara de altaManifold tubo em “U”
orifício integral
cápsula do diafragma
câmara do diafragma
câmara de altaManifold tubo em “U”
TUBO VENTURI 
 é um outro tipo de elemento primário que produz uma pressão 
diferencial empregada para medir a vazão em tubulações. São 
usados nas medições de escoamento de polpa de papel, de 
líquidos com cristais, de esgotos e de água. 
a
b
c
a
b
c
Cone de entrada (a): destinado a aumentar progressivamente a
velocidade do fluido;
Garganta (b): onde é feita a medição da baixa pressão;
Cone de saída (c): destinado a diminuir progressivamente a velocidade
do fluido.
BOCAL DE VAZÃO:
 O perfil de entrada é projetado de forma à guiar a veia 
fluída até atingir a seção mais estrangulada do elemento 
de medição, seguindo uma curva elíptica (projeto ASME) ou 
pseudoelíptica (projeto ISA). 
TUBO PITOT
 Mede a pressão estática de um fluido em movimento quando o 
fluxo é turbulento. 
 Um tubo Pitot possui duas tomadas para medir as pressões: 
 uma delas, com abertura frontal, montada em direção do fluxo (a 
montante), e fornecendo o ponto de impacto ou de alta 
velocidade que reage à pressão total (estática ou cinética). 
 a outra com aberturas radiais na parte cilíndrica (a jusante do 
nariz), ou seja, perpendicular ao eixo do fluxo reagindo apenas à 
baixa pressão, ou pressão estática. 
tubo estático de Pitot mede apenas 
a velocidade do ponto de impacto e 
não a velocidade média do fluxo. 
ANNUBAR:
 O annubar é um dispositivo de produção de pressão diferencial que 
ocupa todo o diâmetro do tubo. O annubar é projetado para medir a 
vazão total, de forma diferente dos dispositivos tradicionais de 
pressão diferencial.
MEDIÇÃO DE VAZÃO POR PRESSÃO CONSTANTE
 São medidores utilizam o mesmo princípio dos medidores de 
pressão diferencial, isto é, a relação entre energia cinética e 
energia de pressão. 
 ROTÂMETROS
 No medidor de área variável, a área da restrição se modifica à 
medida em que muda a vazão e o diferencial de pressão 
permanece constante. A quantidade de fluido (vazão) é uma 
proporção linear da área do orifício. 
 Basicamente, um rotâmetro consiste de duas partes.
 1) Um tubo de vidro de formato cônico, o qual é colocado 
verticalmente na tubulação em que passará o fluido que 
queremos medir. A extremidade maior do tubo cônico ficará 
voltada para cima.
 2) No interior do tubo cônico teremos um flutuador que se 
moverá verticalmente, em função da vazão medida.
 É um medidor que possui um flutuador colocado dentro de um 
tubo de diâmetro variável. Este tubo é rosqueado ou provido de 
flanges para montagem em posição vertical, diretamente na 
linha de escoamento do fluido. A extremidade de diâmetro 
menor está na parte inferior e é a entrada do fluido. A folga ou o 
espaço anular, que fica entre o diâmetro interno do tubo e o 
flutuador e que aumenta na extensão do tubo, forma um orifício 
de área variável. 
TIPOS DE FLUTUADORES:
Ponto de leitura
Esférico - Para baixas vazões e pouca 
precisão; sofre uma influência 
considerável da viscosidade do fluido.
Ponto de leitura
Cilíndrico com Borda Plana - Para 
vazões médias e elevadas; sofre uma 
influência média da viscosidade do 
fluido.
Ponto de leitura
Cilíndrico com Borda Saliente de Face 
Inclinada para o Fluxo - Sofre menor 
influência da viscosidade do fluido.
Ponto de leitura
Cilíndrico com Borda Saliente contra o 
Fluxo - Sofre a máxima influência da 
viscosidade do fluido.
Material do Flutuador:
O material mais empregado nos flutuadores é o aço inox 316 , no 
entanto, na indústria, para satisfazer outras exigências tais como 
resistência à corrosão, abrasão e outras, utilizam-se outros tipos de 
materiais
Instalação:
Os rotâmetros são montados verticalmente na tubulação do fluido cuja 
vazão se quer medir, de maneira que o fluido seja dirigido de baixo 
para cima. Ele pode ser colocado diretamente na tubulação ou em 
derivação como indicado na ilustração ao lado e que se considera 
como ideal.
É instalado numa linha de “by-pass” e um sistema
de válvulas é utilizado de tal forma que garanta o
funcionamento do processo mesmo que o
rotâmetro tenha que ser retirado para
limpeza ou manutenção.
MEDIÇÃO POR IMPACTO DO FLUIDO:
 TURBINAS:
 Consiste basicamente de um rotor provido de palhetas, suspenso 
numa corrente de fluido com seu eixo de rotação paralelo à 
direção do fluxo. O rotor é acionado pela passagem do fluido 
sobre as palhetas em ângulo; a velocidade angular do rotor é 
proporcional à velocidade do fluido que, por sua vez, é 
proporcional à vazão do volume. Uma bobina sensora na parte 
externa do corpo do medidor detecta o movimento do rotor.
Instalações Típicas:
MEDIÇÃO POR TENSÃO INDUZIDA:
 Funcionamento destes medidores baseia-se no fenômeno da 
indução eletromagnética. Um condutor elétrico, movendo-se com a 
velocidade V, perpendicularmente a um campo magnético de 
indução B, produz uma f.e.m.
 É virtualmente insensível à densidade e à viscosidade do fluido de 
medição.
 O medidor magnético de vazão é seguramente um dos medidores 
mais flexíveis e universais dentreos métodos de medição de vazão.
 Sua aplicação estende-se desde saneamento até indústrias 
químicas, papel e celulose, mineração e indústrias alimentícias.
Fig.141: fotos de medidores de vazão eletromagnéticos
MEDIDOR DE VAZÃO ULTRA-SÔNICO 
 Um feixe de ondas sonoras estreito (na faixa acústica ou na ultra-
sônica) lançado através de um fluido em movimento sofre um efeito 
de arrastamento. 
 Este tipo de medidor tem uma precisão melhor que a placa de 
orifícios e não introduz qualquer obstrução, identicamente ao 
medidor eletromagnético. 
Funcionamento 
A onda ultra-sônica, enviada em 
pulsações, atravessa o fluido 
duas vezes, após reflexão na 
parede oposta. Como a onda é 
arrastada 
pelo movimento do líquido, o 
percurso total e a atenuação da 
onda dependem da velocidade do 
fluido. 
TEMPERATURA
 A temperatura é uma das variáveis de processo mais 
importantes na indústria de processamento. Praticamente todas 
as características físico-químicas de qualquer substância 
alteram-se de uma forma bem definida com a temperatura.
 Dimensões (comprimento, volume);
 Estado físico (sólido, líquido, gás);
 Densidade;
 Viscosidade;
 Radiação térmica;
 Reatividade química;
 Condutividade;
 pH;
 Resistência mecânica;
 Maleabilidade;
 Ductilidade.
 CONCEITOS:
 TEMPERATURA é uma propriedade da matéria relacionada com o 
movimento de vibração e/ou deslocamento dos átomos de um 
corpo.
 Todas as substâncias são constituídas de átomos que por sua 
vez se compõem de um núcleo e um envoltório de elétrons. 
 ENERGIA TÉRMICA de um corpo é a somatória das energias 
cinéticas dos seus átomos e, além de depender da temperatura, 
depende também da massa e do tipo de substância.
 CALOR é a energia que se transfere de um corpo para o outro por 
diferença de temperatura.
 TERMOMETRIA significa “medição de temperatura” e é o termo 
mais abrangente que inclui tanto a pirometria como a criometria
que são casos particulares de medição.
 PIROMETRIA é a medição de altas temperaturas, na faixa onde 
os efeitos da radiação térmica passam a se manifestar.
 CRIOMETRIA é a medição de baixas temperaturas, ou seja, 
aquelas próximas ao zero absoluto de temperatura.
FORMAS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
 CONDUÇÃO (sólidos): transferência de calor por contato físico. Um 
exemplo típico é o aquecimento de uma barra de metal.
 CONVECÇÃO (líquidos e gases): transmissão ou transferência de 
calor de um lugar para o outro pelo deslocamento de material. 
Quando o material aquecido é forçado a se mover, existe uma 
convecção forçada. Quando o material aquecido se move por 
diferença de densidade, existe uma convecção natural ou livre.
 RADIAÇÃO (sem contato físico): emissão contínua de energia de um 
corpo para outro, através do vácuo ou do ar (melhor no vácuo que no 
ar, pois no ar é parcialmente absorvida). A energia radiante possui a 
forma de ondas eletromagnéticas e propagam-se à velocidade da 
luz.
ESCALAS DE TEMPERATURA:
 Um dos primeiros requisitos para a medição de temperatura é 
estabelecer uma escala a ser usada no instrumento de indicação, 
registro ou controle. 
 As principais unidades de temperatura são: 
 a) Celsius (°C), que divide o intervalo de temperatura em 100 partes 
ou graus, sendo o 0ºC o ponto de congelamento da água e 100ºC o 
ponto de ebulição; 
 b) Fahrenheit (°F), que divide o intervalo de temperatura, em 180 
partes, ou graus, sendo 32ºF o ponto de congelamento da água e 
212ºF o ponto de ebulição; 
 c) Kelvin (°K), que define uma escala absoluta de temperatura, sendo 
o zero absoluto (0ºK) a temperatura teórica mais baixa, ou seja, 
aquela em que cessa todo o movimento molecular e, portanto não 
existe mais calor; 
 d) Rankine, que divide a escala de temperatura semelhante a 
Fahrenheit, e 491,7ºR eqüivale a temperatura de congelamento da 
água e 671,7°R a temperatura de ebulição da água. 
 Para converter 
 Graus Kelvin (°K) em graus Celsius (°C), subtrai-se -273,2 de °K 
 Graus Celsius (°C) em graus Fahrenheit (°F), aplica-se a 
equação 
9 
°F = ------- . ( °C + 32) ou °F = 1,8 . °C + 32 
5 
 Graus Fahrenheit (°F) em graus Celsius (°C), aplica-se a fórmula 
5 
°C = ------- . ( °F - 32) 
9 
 Graus Fahrenheit (°F) em graus Rankine (°R), aplica-se a 
fórmula: 
°R = °F + 459,7 
ESPECIFICAÇÃO DE UM SISTEMA DE MEDIÇÃO DE 
TEMPERATURA:
 A parte crítica da especificação de um sistema de medição de 
temperatura, dentre os muitos tipos existentes, se concentra na 
escolha do sensor mais apropriado e do dispositivo de proteção do 
mesmo.
 1 - Faixa de Temperatura:
 Na prática industrial a medição de temperatura é efetuada em 
uma gama muito extensa, desde temperaturas criogênicas 
abaixo de -200ºC até alguns milhares de graus.
 2 – Precisão e Repetibilidade:
 A precisão e a repetibilidade variam bastante em função do tipo 
de sensor, estando muitas vezes o mesmo tipo, disponível em 
diferentes classes.
 3 – Proteção:
 De forma geral, os sensores de temperatura são mecanicamente 
delicados e incapazes de resistir quando expostos diretamente 
às condições agressivas de muitos processos.
 4 – Tempo de Resposta:
 Tempo de resposta, Tr, é o tempo que o sensor leva para reagir a 
uma variação da temperatura do meio que está sendo medido, 
entrando em equilíbrio com a nova temperatura deste.
 CLASSES DE MEDIDORES DE TEMPERATURA:
1ª Classe: Compreende os instrumentos em que o elemento 
sensor está em contato com o meio em que se quer medir a 
temperatura. São eles:
Termômetros de dilatação de sólidos – termômetros bimetálicos;
 Termômetros de dilatação de líquidos:
 Termômetros de vidro;
 Sistemas bulbo capilar;
 Termômetros de resistência – RTD;
 Termistores;
 Termopares.
 2ª Classe: Compreende os instrumentos em que o elemento 
sensor NÃO está em contato com o meio em que se quer medir a 
temperatura. São eles:
 Pirômetros à radiação total;
 Pirômetros à radiação parcial (monocromáticos);
 Pirômetros óticos.
TERMÔMETROS DE DILATAÇÃO DE SÓLIDOS 
(TERMÔMETROS BIMETÁLICOS):
 Quando uma lâmina de metal é aquecida, a dilatação provoca o 
aumento de seu comprimento
metal A
metal B
α metal A > α metal B
metal A
metal B
α metal A > α metal B
metal A
metal B
α metal A > α metal B
Fig. 145: ilustração da curvatura característica de um bimetálico aquecido
 O termômetro bimetálico é muito usado para medição de 
temperatura em instrumentos de campo. 
 O sensor é enrolado na forma de espiral ou helicoidal e 
acondicionado em um tubo protetor ou poço, acoplado ao 
processo por meio de rosca ou flange.
 O movimento provocado pela dilatação desigual das lâminas é 
transmitido a um ponteiro que se desloca sobre uma escala. 
Fig. 146: imagem de um termômetro bimetálico industrial
TERMÔMETROS DE DILATAÇÃO DE LÍQUIDOS:
 Os termômetros de dilatação de líquido baseiam-se na lei de 
expansão volumétrica de um líquido com a temperatura dentro 
de um recipiente fechado.
TERMÔMETRO DE VIDRO:
Este termômetro consta de um bulbo de vidro ligado a um tubo 
capilar, também de vidro, de seção uniforme e fechado na parte 
superior
Câmara de expansão
Tubo de vidro
Escala graduada
Líquido de enchimento
Poço protetor
Bulbo
Câmara de expansão
Tubo de vidro
Escala graduada
Líquido de enchimento
Poço protetor
Bulbo
 Líquidos mais utilizados:
 SISTEMAS BULBO CAPILAR:
 Constam de um pequeno reservatório metálico, o bulbo, 
conectado por meio de um capilar a um tubo de Bourdon
(elemento sensor) similar ao dos manômetros.
PONTEIRO
LINK
SETOR
TUBODE BOURDON
CAPILAR
LÍQUIDO
MERCÚRIO
ÁLCOOL ETÍLICO
BULBO
PONTEIRO
LINK
SETOR
TUBO DE BOURDON
CAPILAR
LÍQUIDO
MERCÚRIO
ÁLCOOL ETÍLICO
BULBO
O sistema bulbo-capilar também
é utilizado em termostatos, 
para acionamento de sistemas de 
aquecimento e refrigeração.
TERMISTORES:
 Nome dado a elementos semicondutores, normalmente óxidos 
metálicos aglutinados à alta temperatura.
 principais características 
 Sua alta resistividade possibilitando a construção de elementos de 
massa diminuta.
 Elevado coeficiente de variação de resistência possibilitando a 
construção de termômetros com faixa de utilização bastante 
estreita.
 O coeficiente de variação de resistência dos termistores alcança 
normalmente 8 a 10 vezes o valor dos metais comuns.
 Sua robustez e durabilidade praticamente ilimitada.
 Apesar de ser semicondutor, não possui junção PN e nem 
polaridade.
 Sua não linearidade exige o uso de circuitos adequados, e 
normalmente limita a aplicação a faixas estreitas de temperatura.
 Na indústria, é utilizado na fabricação de termostatos e como 
sensores auxiliares de compensação de temperatura em 
transmissores eletrônicos.
 Fig. 159: curva característica de um termistor NTC
 A maioria dos termistores possui coeficiente térmico negativo 
(NTC – Negative Thermal Coeficient).

20
40
60
80
100
ºC
Resistência (KΩ)15 30
120
140
70
20
40
60
80
100
ºC
Resistência (KΩ)15 30
120
140
70
Fig. 159: curva característica de um termistor NTC
TERMOPARES:
 consiste de dois condutores metálicos, de naturezas distintas, na 
forma de metais puros ou de ligas homogêneas.
Fig. 160: imagens de termopares e acessórios
 Os fios são soldados em um extremo para o qual se dá o nome 
de junta quente ou junta de medição. A outra extremidade dos 
fios é levada ao instrumento de medição de F.E.M. (força 
eletromotriz) para a qual se dá o nome de junta fria ou junta de 
referência.
 O aquecimento da junção de dois metais gera o aparecimento de 
uma F.E.M. Este princípio conhecido por efeito Seebeck propiciou 
a utilização de termopares para a medição de temperatura. 
Fig. 161: esquema gráfico da ligação de um termopar
GRUPOS DE TERMOPARES:
 TERMOPARES BÁSICOS.
São assim chamados os termopares de maior uso industrial, em 
que os 
fios são de custo relativamente baixo e sua aplicação admite um 
limite 
de erro maior.
 Termopar Tipo T
 Termopar Tipo J
 Termopar Tipo E
 Termopar Tipo K
TERMOPARES NOBRES.
 São aqueles em que os pares são constituídos de ligas de 
platina. Embora possuam custo elevado e exijam instrumentos 
receptores de alta sensibilidade, devido à baixa potência 
termoelétrica, apresentam uma altíssima precisão, dada a 
homogeneidade e pureza dos fios dos termopares.
 Termopar Tipo S
 Termopar Tipo R
 Termopar Tipo B
 Termopar Tipo N
TERMOPARES ESPECIAIS:
 São termopares desenvolvidos para atender a condições de 
processo onde os termopares básicos não podem ser utilizados.
 Tungstênio/Rhênio: estes termopares podem ser usados 
continuamente até 2300°C e por curto período até 2750°C.
 Irídio 40%+Rhodio/Irídio: estes termopares podem ser utilizados por 
períodos limitados até 2000°C.
 Ouro+Ferro/Chromel: estes são desenvolvidos para trabalhar em 
temperaturas criogênicas.
 Platina 40%+Rhodio/Platina 20%+Rhodio: são utilizados em 
substituição ao tipo B onde temperaturas um pouco mais elevadas 
são requeridas. Podem ser utilizados continuamente até 1600°C e 
por curto período até 1800°C ou 1850°C.
 FIOS E CABOS DE EXTENSÃO:
 São condutores formados com as mesmas ligas dos termopares a 
que se destinam, apresentando a mesma curva F.E.M. X 
temperatura. 
 Apresentam custo inferior, pois sua composição química não é tão 
homogênea quanto a do termopar, tendo limitada sua exposição a 
temperaturas altas como as suportadas pelo termopar.
 FIOS E CABOS DE COMPENSAÇÃO:
 São fabricados com ligas diferentes dos termopares a que se 
destinam, mas também apresentam a mesma curva F.E.M. X 
temperatura dos termopares. 
 Usados principalmente com termopares nobres tipos R e S, pois é 
economicamente inviável construir fios de extensão de Platina. Os 
fios de compensação são fabricados normalmente sob a forma de 
um cabo de dois condutores. 
 OBS.: convenciona-se chamar de fios aqueles condutores 
constituídos por um eixo sólido e de cabos aqueles formados por 
um feixe de condutores de bitola menor, formando um condutor 
flexível.
ASSOCIAÇÕES DE TERMOPARES:
 ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE:
 Podemos ligar termopares em série simples para obter a soma 
das F.E.M (mV) individuais. É a chamada termopilha. Este tipo de 
ligação é muito utilizado em pirômetros de radiação total.
F.E.M.Total = F.E.M.1 + F.E.M.2
F.E.M.1 = 2,27 mV – 1,00 mV
F.E.M.1 = 1,27 mV
F.E.M.2 = 2,022 mV – 1,00 mV
F.E.M.2 = 1,022 mV
F.E.M.Total = 1,27 mV + 1,022 mV 
F.E.M.Total = 2,292 mV
ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE OPOSTA:
 Podemos ligar os termopares em série oposta para obter a 
diferença de temperatura entre dois pontos (sempre termopares 
do mesmo tipo).
F.E.M.Total = F.E.M.1 + F.E.M.2
F.E.M.1 = 56ºC = 2,27 mV
F.E.M.2 = 50ºC = 2,022 mV
F.E.M.Total = 2,27 mV – 2,022 mV
F.E.M.Total = 0,248 mV = 6ºC
ASSOCIAÇÃO EM PARALELO:
 Ligando dois ou mais termopares em paralelo a um mesmo 
instrumento, teremos a média das F.E.M. (mV) geradas nos 
diversos termopares se as resistências internas foram iguais.
F.E.M.1 = F.E.M.JMedição – F.E.M.JReferência
F.E.M.2 = F.E.M.JMedição – F.E.M.Jreferência
F.E.M.1 = 5,268 mV – 1,019 mV
F.E.M.2 = 0 mV – 1,019 mV
F.E.M.1 = 4,249 mV 
F.E.M.2 = - 1,019mV
F.E.M.Total = F.E.M.1 + F.E.M.2
2 
F.E.M.Total = 4,249 mV - 1,019 mV
2
F.E.M.Total = 1,615 mV 
Temperatura = 1,615 mV + 1,019 mV
Temperatura = 2,634 mV  50ºC
 Este conjunto é então protegido por um ou mais tubos 
concêntricos apropriados à cada aplicação. A parte superior é 
ligada a uma borracha ou bloco de terminais de abonite ou 
cerâmica instalada dentro de um cabeçote de ligação.
JUNTA DE
MEDIÇÃO TUBO DE
PROTEÇÃO
ISOLADOR
CERÂMICO
CABEÇOTE
DE LIGAÇÃO
BLOCO DE
TERMINAIS
TAMPA
TERMOPARES ISOLAÇÃO MINERAL:
 O termopar isolação mineral é constituído de um ou dois pares 
de fios isolados entre si e a bainha metálica por um pó isolante 
de óxido de magnésio altamente compactado.
 Devido a esta construção os termoelementos ficam totalmente 
isolados do meio, resultando, portanto, em uma maior 
estabilidade da F.E.M. e maior vida útil.
Bainha metálica
Isolação mineral
fios do termopar
 Vantagens do termopar isolação mineral:
 Estabilidade na F.E.M
 Resistência mecânica
 Dimensão reduzida
 Impermeabilidade a água, óleo e gás
 Facilidade de instalação
 Adaptabilidade
 Resposta mais rápida
 Resistência à corrosão
 Resistência de isolação elevada
 TUBOS DE PROTEÇÃO:
 Sua principal função é proteger os termopares do ambiente de 
trabalho aumentando a sua durabilidade. Não são indicados 
para áreas onde se necessita a vedação. Para especificar um 
tubo é necessário levar em consideração todas as condições de 
uso do termopar, como temperatura, atmosfera do processo, 
resistência mecânica, pressão, tipos de fluido em contato, 
velocidade de resposta, etc.
PH
 ANALISADORES DE pH:
 Os analisadores de pH, também conhecidos como peagâmetros, são 
instrumentos analíticos que medem a concentração de íons 
hidrônios em uma solução aquosa.
 Através dessa grandeza, é possível determinar o grau de acidez ou 
alcalinidade dessa mesma solução.